第三節 微觀理解物態的改變

物質皆由微小的分子組成。這些分子在自身運動的同時又相互吸引,構成不同的形態。而物態的改變,正是在不同條件下,分子組成物質的結構有所不同,而分子本身並沒有發生變化。


固體

溫度量度了分子無規運動的平均動能。當溫度較低時,分子的運動較不劇烈。這時,分子間的吸引力起主導作用,將分子緊密的排列在一起,形成固體。

當溫度較高時,分子的運動加劇。這時,分子間的吸引力不足以緊緊束縛住分子,分子得以拉開距離,鬆動起來。物質整體上表現出流動性,形成液體。

當溫度進一步升高,分子的運動十分劇烈。這時,分子能徹底掙脫分子間的吸引力,四散在空間中自由運動,形成氣體。

當固體溫度上升至熔點時,分子的運動開始打破分子間緊密的束縛,分子拉開距離,固體變成液體。熔解時物體的溫度不變,即分子的平均動能不變。而物體吸收的能量則是用於對抗吸引力、拉大分子間的距離,增加了分子間的勢能。

相反,液體溫度降至凝固點時,分子的運動開始不敵吸引力的作用,再次被束縛,凝聚成固體。此時物體溫度不變,分子的平均動能不變;而分子間距離縮小,會釋放出能量。

當液體溫度上升至沸點時,其分子的運動之劇烈,使分子能徹底掙脫吸引力,四散開去,變成氣體。沸騰時分子平均動能不變,所吸收的能量用於進一步拉大分子間的距離。

沸騰時,分子要脫離液體進入空氣中還需衝破外界的大氣壓強。所以大氣壓強愈大,液體就需要愈高的溫度,愈劇烈的分子運動,才能沸騰。

當氣體溫度降低,分子運動變緩,降至凝結點時,分子就會不敵吸引力,重新凝結成團,並放出能量。比如水在沸騰時冒出的白色蒸汽,正是水蒸氣遇冷後水分子在空氣中凝結成的諸多小水珠。至於水蒸氣本身是肉眼不可見的。

模擬了在不同的溫度下,分子所呈現的不同形態。升溫和降溫時,也可大致表現出物態改變的過程。
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